Mokslininkai rado būdą, kaip įkrauti oru „kvėpuojančias“ baterijas

Miunsterio universiteto komanda sukūrė naują cinko-oro chemiją, kuri padaro šio tipo baterijas efektyvesnes ir įkraunamas.

Skirtingai nuo daugumos baterijų, kuriose visi gyvybiškai svarbūs komponentai pakuojami elemento viduje, cinko-oro baterijos priklauso nuo deguonies, patenkančio iš atmosferos.

Asociatyvi „Pixabay“ nuotr.

Tam tikra prasme jos „kvėpuoja“ deguonimi, sąveikaujančiu su katodu, gamindamos molekules, kurios kerta šarminį elektrolitą ir reaguoja su cinko anodu, kad sukurtų elektros srovę.

Problema ta, kad cinko anodas „sunaudojamas“ po jo oksidacijos, todėl baterija nėra įkraunama. Kartais tai apeinama, padarant cinko komponentus pakeičiamus arba naudojant retųjų žemių mineralinius katalizatorius, kad juos būtų galima įkrauti, tačiau tai sukelia papildomų išlaidų ar komplikacijų.

Naujam tyrimui inžinieriai sukūrė naują elektrolitą, kuris gali padaryti cinko-oro baterijas įkraunamas. Naujoje konstrukcijoje jis yra labiau skystas, o ne panašus į daugumos elektrolitų konsistenciją tokio tipo baterijose. Jos pagrindas yra cinko trifluormetansulfonato druska, todėl ji nėra šarminė, o tai, pasak komandos, daro ją chemiškai stabilesnę – o svarbiausia – grįžtamą (t. y. įkraunamą).

„Mūsų inovatyvus ne šarminis elektrolitas į cinko-oro bateriją įneša anksčiau nežinotą grįžtamojo cinko peroksido (ZnO₂)/O₂ chemiją“, – sako tyrimo vadovė Wei Sun. „Cinko-oro baterija suteikia potencialią alternatyvios baterijos technologiją (iki ličio jonų) su tokiais pranašumais kaip ekologiškumas, didelis saugumas ir nedidelė kaina“.

Komanda teigia, kad naujosios baterijos ir toliau stabiliai veikė po 320 ciklų ir 1600 valandų naudojimo. Taip yra todėl, kad vandenį atstumiantys elektrolito anijonai neleidžia vandeniui nutolti nuo katodo paviršiaus, todėl jis tampa stabilesnis.

Tai įdomus pasiekimas, tačiau komanda pripažįsta, kad idėja vis dar yra toli nuo praktinio pritaikymo. Tai tik vienas iš būdų, kaip cinko-oro baterijas paversti įkraunamomis – kiti tyrimai brangius retųjų žemių mineralinius katalizatorius iškeitė į labiau paplitusius elementus, tokius kaip geležis, kobaltas ir nikelis.

Tyrimas paskelbtas žurnale „Science“.